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DE10242006A1 - Luminous material storage plate used in medicine and in material testing comprises a substrate, an additional layer with nubs separated by trenches and a storage layer - Google Patents

Luminous material storage plate used in medicine and in material testing comprises a substrate, an additional layer with nubs separated by trenches and a storage layer Download PDF

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DE10242006A1
DE10242006A1 DE10242006A DE10242006A DE10242006A1 DE 10242006 A1 DE10242006 A1 DE 10242006A1 DE 10242006 A DE10242006 A DE 10242006A DE 10242006 A DE10242006 A DE 10242006A DE 10242006 A1 DE10242006 A1 DE 10242006A1
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additional layer
csbr
fluorescent plate
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Manfred Fuchs
Erich Dr. Hell
Detlef Dr. Mattern
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Siemens Corp
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Abstract

Luminous material plate comprises a substrate (1), an additional layer (2) and a storage layer (3). The additional layer is notched so that nubs (5) are formed separated by trenches (4). Luminous material needles (6) are formed on the surfaces of the nubs by vaporizing.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtstoffplatte mit einem Substrat und einer darüber liegenden Zusatzschicht, auf die eine Speicherleuchtstoffschicht aufgebracht ist.The invention relates to a phosphor plate with a substrate and one over it lying additional layer on which a storage phosphor layer is applied.

In der Medizintechnik und der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung werden allgemein Röntgenleuchtstoffe verwendet. Bei diesen Anwendungen werden einerseits Szintillatoren für eine spontane Emission unter Röntgenanregung und andererseits Speicherleuchtstoffe zur Bildung und Speicherung von Elektronen und Löchern mit anschließender photostimulierter Emission (PSL) beim Bestrahlen mit beispielsweise Rotlicht eingesetzt.In medical technology and non-destructive Materials testing are generally X-ray phosphors used. In these applications, scintillators are used on the one hand for one spontaneous emission under X-ray excitation and on the other hand storage phosphors for formation and storage of electrons and holes with following photostimulated emission (PSL) when irradiated with, for example Red light used.

Eine ganz besondere Rolle nehmen dabei die Röntgenleuchtstoffe auf Basis der Alkalihalogenide ein. Beispiele hierfür sind CsI:Na im Röntgenbildverstärker, CsI:Tl in a-Si-Detektor oder neuerdings CsBr:Eu als Speicherleuchtstoffplatte, wie er beispielsweise in Proc. of SPIE, Vol. 4320 (2001), "New Needlecrystalline CR Detector" von Paul J. R. Leblans et. al, Seiten 59 bis 67 beschrieben ist.Take a very special role the X-ray phosphors based on the alkali halides. Examples of this are CsI: Na in the X-ray image intensifier, CsI: Tl in a-Si detector or recently CsBr: Eu as a storage phosphor plate, as in Proc. of SPIE, Vol. 4320 (2001), "New Needle Crystalline CR Detector "by Paul J. R. Leblans et. al, pages 59 to 67.

Allen vorher genannten medizinischen Anwendungen der Alkalihalogenide ist gemein, dass die Schichten durch thermische Verdampfung der Alkalihalogenide (CsBr, CsI) und der jeweiligen Dotanten (TlI, NaI, EuBr2) hergestellt werden. Die Stoffe können dabei – je nach Dampfdruck der Materialien – aus einem oder aus zwei Verdampferschiffchen verdampft werden, wie dies beispielsweise der DE 100 61 743 A1 und der DE 195 16 450 C1 zu entnehmen ist.All of the aforementioned medical applications of the alkali halides have in common that the layers are produced by thermal evaporation of the alkali halides (CsBr, CsI) and the respective dopants (TlI, NaI, EuBr 2 ). Depending on the vapor pressure of the materials, the substances can be vaporized from one or two evaporator boats, such as the one DE 100 61 743 A1 and the DE 195 16 450 C1 can be seen.

Damit eine nadelförmigen Schichtstruktur mit Lichtleiteffekt erzielt werden kann, werden die beim obengenannten Stand der Technik beschriebenen Bedampfungen üblicherweise bei erhöhter Substrattemperatur durchgeführt. Der thermische Ausdehnungs koeffizient der eingesetzten Alkalihalogenide CsI und CsBr liegt bei 4,8*10–5/°C. Als Substrate können Glas, Aluminium, Stahl, Nickel, Titan, Kupfer und Aluminiumoxidkeramik zum Einsatz kommen, deren thermische Ausdehnungskoeffizienten in der nachfolgenden, aus D'Ans Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Band I. entnommenen Tabelle 1 aufgelistet sind. Tabelle 1

Figure 00020001
So that a needle-shaped layer structure with a light-guiding effect can be achieved, the vapor depositions described in the abovementioned prior art are usually carried out at an elevated substrate temperature. The thermal expansion coefficient of the alkali halides CsI and CsBr used is 4.8 * 10 -5 / ° C. Glass, aluminum, steel, nickel, titanium, copper and aluminum oxide ceramics can be used as substrates, the coefficients of thermal expansion of which are listed in Table 1 below, taken from D'Ans Lax: Taschenbuch für Chemiker und Physiker, Band I. Table 1
Figure 00020001

Wegen der niedrigeren Ausdehnungskoeffizienten kommt es beim Abkühlen der bedampften Substrate zu Schrumpfungsrissen in den Leuchtstoffschichten. Die Rissfrequenz liegt in der Größenordnung 0,5–1,5 mm, wie dies der 1 zu entnehmen ist, die eine rasterelektronenmikroskopische 50fach vergrößerte Aufnahme einer bekannten CsBr:Eu-Schicht zeigt. Die Risse weisen dabei eine Breite von bis zu ca. 10 μm auf, wie sie in der 2 zu sehen sind, in der eine rasterelektronenmikroskopische 1000fach vergrößerte Aufnahme einer bekannten CsBr:Eu-Schicht zu sehen ist.Because of the lower coefficients of expansion, shrinkage cracks occur in the phosphor layers when the evaporated substrates cool. The crack frequency is of the order of 0.5-1.5 mm, as is the case 1 can be seen, which shows a scanning electron microscopic image 50 times enlarged of a known CsBr: Eu layer. The cracks have a width of up to approx. 10 μm, as in the 2 can be seen in which a scanning electron microscopic image of a known CsBr: Eu layer magnified 1000 times.

An Korngrenzen, Spalten und Rissen wird bekanntermaßen mehr Licht aus einer Leuchtstoffschicht ausgekoppelt, als aus den Leuchtstoffnadeln selbst. In der Lichthofaufnahme gemäß 3 ist eine mikroskopische Darstellung eines Auflichtpunktes einer CsBr:Eu-Schicht mit deutlich helleren Spalten und einem Riss wiedergegeben, die dieses Verhalten zeigt.At grain boundaries, crevices and cracks, it is known that more light is extracted from a fluorescent layer than from the fluorescent needles themselves 3 is a microscopic representation of a reflected light point of a CsBr: Eu layer with clearly lighter columns and a crack, which shows this behavior.

Diese geschilderte Problematik ist vor allem bei Speicherleuchtstoffschichten wie beispielsweise CsBr:Eu ausgeprägt. Dabei wird mit einem "Rotlichtpunkt" von 50–150 μm Durchmesser die Oberfläche der Leuchtstoffschicht beim Auslesevorgang abgetastet. Bei Glassubstraten kann jedoch die Abtastung auch von der "Unterseite" erfolgen. Dabei kommt es entsprechend der Schichtstruktur zu einem ungleichmäßigen Auslesen der gespeicherten Elektron-Loch-Paare. In der 4 ist die frequenzabhängige Quanteneffizienz (DQE) einer Speicherleuchtstoffschicht dargestellt. Deutlich ist dabei der "unnatürliche" Verlauf der DQE-Kurve von hohen zu niedrige Ortsfrequenzen zu erkennen. Im Bereich um 1 LP/mm ist ein "erzwungenes" Plateau vorhanden, Bei einer höheren Röntgendosis verstärkt sich dieser Effekt noch deutlich.This problem is particularly pronounced with storage phosphor layers such as CsBr: Eu. The surface of the phosphor layer is scanned during the reading process with a "red light point" of 50-150 μm diameter. In the case of glass substrates, however, the scanning can also take place from the “underside”. Depending on the layer structure, the stored electron-hole pairs are read out unevenly. In the 4 the frequency-dependent quantum efficiency (DQE) of a storage phosphor layer is shown. The "unnatural" course of the DQE curve from high to low spatial frequencies can be clearly seen. In the area around 1 LP / mm there is a "forced" plateau. With a higher X-ray dose, this effect is significantly increased.

Im Gegensatz dazu wird in den Leuchtstoffschichten wie beispielsweise CsI:Na oder CsI:Tl das Licht in den Leuchtstoffnadeln durch die Röntgenquanten erzeugt. Die Auswirkung einer Schichtstruktur ist dabei nicht so problematisch, vor allem dann, wenn keine Photokathode – wie im Falle eines Röntgenbildverstärkers – auf den Leuchtstoffnadeln verwendet wird.In contrast, in the phosphor layers such as CsI: Na or CsI: Tl, the light in the phosphor needles is generated by the X-ray quanta. The effect of a layer structure is there not so problematic, especially when no photocathode - as in the case of an X-ray image intensifier - is used on the fluorescent needles.

Durch Einlass von Gas während des Bedampfungsprozesses der Leuchtstoffschichten wurde bei obengenanntem Stand der Technik versucht, viele feine Spalten um jede Leuchtstoffnadel herum zu erzeugen. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass dieses Wunschdenken nur bedingt funktioniert, wie eine in 5 dargestellte, 250fach vergrößerte Kathodolumineszenzaufnahme einer bekannten, nach der DE 100 61 743 A1 hergestellten CsBr:Eu-Schicht zeigt.In the above-mentioned prior art, attempts were made to produce many fine gaps around each phosphor needle by admitting gas during the vapor deposition process of the phosphor layers. In practice, however, it has been shown that this wishful thinking only works to a limited extent, like one in 5 shown, 250 times enlarged cathodoluminescence image of a known, according to the DE 100 61 743 A1 produced CsBr: Eu layer shows.

Ein weiterer Nachteil dieser Verdampfungsmethode ist, dass je höher der Gasdruck beim Bedampfen ist, desto geringer wird die Dichte der Schicht. Dies hat zur Folge, dass die geometrische Schichtdicke für gleiche Röntgenabsorption um ca. 20% ansteigt und so ein vermehrtes "Übersprechen" von Licht in Nachbarbereiche möglich wird. Die MTF-Verschlechterung ist dabei genauso hoch, wie bei 20% dickeren Schicht mit "normaler" Dichte und entsprechend höherer Röntgenabsorption und DQE.Another disadvantage of this evaporation method is that the higher the vapor pressure is the lower the density the layer. This has the consequence that the geometric layer thickness for same X-ray absorption increases by approx. 20% and thus an increased "crosstalk" of light in neighboring areas possible becomes. The MTF deterioration is just as high as at 20% thicker layer with "normal" density and accordingly higher X-ray absorption and DQE.

In der DE 29 29 745 A1 ist beschrieben, einen Leuchtschirm mit Rasterstruktur herzustellen. Hierbei wurde versucht, die Nadelgröße durch die Rasterstruktur des Substratmaterials mittels einer gezielten Aufrauhung vorzugeben. Dabei folgt jeder "Noppe" – Originaloberfläche des Substratmaterial – ein "Graben", eine eingeätzte Vertiefung. Auf jede "Noppe" wächst nun ein großes CsI-Schichtelement auf. Dies führt einerseits dazu, dass Mammographieanwendungen wegen der erforderlichen geringen Strukturgröße praktisch nicht möglich sind. Andererseits ist das Strukturierungsverfahren aufgrund unterschiedliche Ätzlösungen stark materialabhängig, was fertigungstechnisch ungünstig und nicht umweltfreundlich ist.In the DE 29 29 745 A1 is described to produce a fluorescent screen with a grid structure. An attempt was made to specify the needle size by means of a targeted roughening by means of the grid structure of the substrate material. Each "nub" - original surface of the substrate material - is followed by a "trench", an etched depression. A large CsI layer element now grows on each "nub". On the one hand, this means that mammography applications are practically impossible because of the small structure size required. On the other hand, the structuring process is heavily material-dependent due to different etching solutions, which is disadvantageous in terms of production technology and not environmentally friendly.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die bisherigen, obengenannten Nachteile des Rasterverfahrens zu beseitigen, so dass eine Mammographieanwendung möglich und keine Materialabhängigkeit gegeben ist.The invention is based on the task from, the previous, above-mentioned disadvantages of the screening method to eliminate, so that a mammography application is possible and no material dependency given is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zusatzschicht derart gerastert ist, so dass sich durch Graben getrennte Noppen bilden, auf deren Oberfläche mittels Bedampfung Leuchtstoffnadeln eines Speicherleuchtstoffes ausgebildet sind. Durch die Rasterung nicht des Substrats sondern einer darüber liegende Zusatzschicht wird die Materialabhängigkeit umgangen.The object is achieved according to the invention solved, that the additional layer is screened so that through Trench separate nubs form, on the surface of which fluorescent needles one Storage phosphor are formed. Not through the grid of the substrate but an overlying one Additional layer avoids the material dependency.

Dabei können erfindungsgemäß eine Leuchtstoffnadel oder mehrere getrennte Leuchtstoffnadeln auf einer Noppe ausgebildet sein.According to the invention, a fluorescent needle can be used or several separate fluorescent needles are formed on a knob his.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zusatzschicht zwischen 20 und 100 μm dick ist. Erfindungsgemäß kann sie da bei aus einem Material bestehen, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen 2,5*10–5/°C und 4,7*10–5/°C liegt.It has proven to be advantageous if the additional layer is between 20 and 100 μm thick. According to the invention, it can consist of a material whose coefficient of expansion is between 2.5 * 10 -5 / ° C and 4.7 * 10 -5 / ° C.

In vorteilhafter Weise kann das Rastermaß (Noppe mit Graben) im Bereich von 10 und 100 μm, vorzugsweise 20–50 μm liegen, wobei die Breite der Gräben im Bereich von 5 bis 20 μm liegt.The grid dimension (nub with trench) are in the range of 10 and 100 μm, preferably 20-50 μm, being the width of the trenches in the range from 5 to 20 μm lies.

Als besonders geeignet wurde gefunden, wenn die Zusatzschicht aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyimid mit einem Ausdehnungskoeffizient von 3,1–3,5*10–5/°C oder aus Parylene C besteht.It has been found to be particularly suitable if the additional layer consists of a plastic, for example of polyimide with an expansion coefficient of 3.1-3.5 * 10 -5 / ° C. or of parylene C.

Erfindungsgemäß können die Noppen in einer Rasterstruktur angeordnet sein, die über die Gesamtfläche variiert.According to the invention, the knobs can be in a grid structure be arranged over the total area varied.

Die Noppen und/oder deren Rasterstruktur können n-eckig ausgebildet sein, wobei in vorteilhafter Weise n eine Zahl zwischen drei und sechs annehmen kann.The knobs and / or their grid structure can be n-shaped, advantageously n being a number can take between three and six.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on of exemplary embodiments illustrated in the drawing. It demonstrate:

1 eine rasterelektronenmikroskopische 50fach vergrößerte Aufnahme einer bekannten CsBr:Eu-Schicht zur Darstellung der Rissfrequenz, 1 a scanning electron microscope image 50 times enlarged of a known CsBr: Eu layer to show the crack frequency,

2 eine rasterelektronenmikroskopische 1000fach vergrößerte Aufnahme einer bekannten CsBr:Eu-Schicht zur Verdeutlichung der Rissbreite, 2 a scanning electron microscope image 1000 times enlarged of a known CsBr: Eu layer to illustrate the crack width,

3 eine mikroskopische Aufnahme eines Lichthofes einer CsBr:Eu-Schicht, 3 a microscopic image of an atrium of a CsBr: Eu layer,

4 einen Verlauf der frequenzabhängiger DQE einer CsBr:Eu-Schicht mit "Plateau" durch die bekannte Struktur, 4 a course of the frequency-dependent DQE of a CsBr: Eu layer with "plateau" through the known structure,

5 eine 250fach vergrößerte Kathodolumineszenzaufnahme einer bekannten CsBr:Eu-Schicht und 5 a 250 times enlarged cathodoluminescence image of a known CsBr: Eu layer and

6 und 7 Querschnitte durch eine erfindungsgemäße Leuchtstoffplatten. 6 and 7 Cross sections through a phosphor plate according to the invention.

In der 6 ist eine erfindungsgemäße Leuchtstoffplatte, beispielsweise eine Speicherleuchtstoffplatte dargestellt, die ein Substrat 1 aus Glas oder Aluminium aufweist. Auf das Substrat 1 ist eine erfindungsgemäße Zusatzschicht 2 aufgebracht, auf die eine Speicherleuchtstoffschicht 3 aufgedampft ist. Die Zusatzschicht 2 ist dabei derart gerastert, dass sich durch Graben 4 getrennte Noppen 5 bilden. Durch das Aufdampfen des Speicherleuchtstoffes auf das durch diese Zusatzschicht 2 strukturierte Substrat bilden sich auf den Noppen 5 jeweils einzelne nadelförmige Kristalle des Speicherleuchtstoffes, sogenannte Leuchtstoffnadeln 6, die durch Zwischenräume 7 getrennt sind.In the 6 shows a phosphor plate according to the invention, for example a storage phosphor plate, which is a substrate 1 made of glass or aluminum. On the substrate 1 is an additional layer according to the invention 2 applied to which a storage phosphor layer 3 has evaporated. The additional layer 2 is so rasterized that digging 4 separate nubs 5 form. Through the evaporation fen of the storage phosphor on the through this additional layer 2 structured substrate form on the knobs 5 each individual needle-shaped crystals of the storage phosphor, so-called fluorescent needles 6 by spaces 7 are separated.

In 7 ist eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Speicherleuchtstoffplatte dargestellt, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist, jedoch ein größeres Zwischenschichtraster bei gleicher Nadelgröße aufweist. Hier sind nur auf jeder der Noppen 5 mehrere getrennte Leuchtstoffnadeln 6 durch Wahl der Ausdehnungskoeffizienten und der Aufdampfbedingungen ausgebildet.In 7 Another embodiment of the storage phosphor plate according to the invention is shown, which essentially has the same structure, but has a larger interlayer grid with the same needle size. Here are just on each of the knobs 5 several separate fluorescent needles 6 by choosing the expansion coefficients and the vapor deposition conditions.

Die Zusatzschicht 2 muss zwischen 20 und 100 μm dick sein und sollte aus einem Material bestehen, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen 2,5*10–5/°C und 4,7*10–5/°C liegt. Vorteilhafterweise besteht die Zusatzschicht 2 aus einem Kunststoff, insbesondere Parylene C oder einer Polyimidschicht mit einem Ausdehnungskoeffizient von 3,1–3,5*10–5/°C. Die Strukturierung mit verschiedenen Mustern beispielsweise quadratisch oder hexagonal kann mit den heute gängigen Methoden, z.B. Fotolithographie/Ätzen, Elektronenstrahl-, Laserstrahl- oder Ionenstrahlverdampfung durchgeführt werden. Die Noppen 5 und/oder deren Struktur können aber auch andere Formen aufweisen. Sie können auch drei-, fünf- oder viel-eckig sein. Auch kann die vorgegebene Struktur über die Fläche variieren.The additional layer 2 must be between 20 and 100 μm thick and should consist of a material whose coefficient of expansion is between 2.5 * 10 -5 / ° C and 4.7 * 10 -5 / ° C. The additional layer is advantageously present 2 made of a plastic, in particular parylene C or a polyimide layer with an expansion coefficient of 3.1-3.5 * 10 -5 / ° C. The structuring with different patterns, for example square or hexagonal, can be carried out using the methods which are common today, for example photolithography / etching, electron beam, laser beam or ion beam evaporation. The pimples 5 and / or their structure can also have other shapes. They can also be triangular, pentagonal or polygonal. The specified structure can also vary over the area.

Das so erzeugte Rastermaß, d.h. der Abstand von einer Noppe 5 mit Graben 4 zur nächsten, sollte zwischen 10 und 100 μm, vorzugsweise 20–50 μm liegen. Die Breite des Grabens 4 sollte zwischen 5 und 20 μm betragen.The grid dimension thus generated, ie the distance from a knob 5 with trench 4 to the next, should be between 10 and 100 μm, preferably 20–50 μm. The width of the trench 4 should be between 5 and 20 μm.

Die Wahl einer – wegen der Ausdehnung – geeigneten Zusatzschicht 2 hat zur Folge, dass beim Abkühlen der Speicherleuchtstoffschichten 3 nach dem Bedampfen einerseits die CsBr-Schicht relativ zur "Strukturschicht" 2 stärker schrumpft und andererseits die "Strukturschicht" 2 relativ zum Substrat 1 stärker schrumpft. Dies hat für den ersten geschilderten Abkühlungsprozess zur Folge, dass, wenn mehrere Leuchtstoffnadeln 6 sich auf der strukturierten Zusatzschicht 2 befinden, diese voneinander getrennt werden können. Im zweiten geschilderten Fall wird sich um jede "Noppe" 5 herum ein Spalt oder Zwischenraum 7 ausbilden können. Der Schrumpfprozess ist zweistufig, die Ausbildung von ungleichmäßig groben Rissen, wie es beim aus der DE 29 29 745 A1 bekannten Gegenstand der Fall ist, bleibt aus.The choice of a suitable additional layer due to its expansion 2 has the consequence that when the storage phosphor layers cool down 3 after vapor deposition, the CsBr layer on the one hand shrinks more relative to the "structural layer" 2 and on the other hand the "structural layer" 2 relative to the substrate 1 shrinks more. For the first cooling process described, this has the consequence that if there are several fluorescent needles 6 itself on the structured additional layer 2 be separated from each other. In the second case described, there will be a gap or space around each "knob" 5 7 can train. The shrinking process is two-stage, the formation of unevenly rough cracks, as in the case of the DE 29 29 745 A1 known object is the case remains.

Eine feine, für Mammographie geeignete Struktur innerhalb der "Noppen" kann erreicht werden, wenn, wie bereits in der DE 100 61 743 A1 beschrieben, die Bedampfung bei erhöhtem Gasdruck durchgeführt wird. Der erhöhte Gasdruck kann entweder durch Gaseinlass oder durch Verwendung eines Pumpsystems mit entsprechenden hohen Enddruck erreicht werden. Bei den Versuchen hat sich nun gezeigt, dass es günstig ist, entgegen den Angaben in der DE 100 61 743 A1 , die Bedampfung bei einem Gasdruck deutlich kleiner 1 Pa durchzuführen. Einerseits kann somit die – nicht gewünschte – "künstliche" Schichtdickenerhöhung vermindert werden und andererseits sind dann keine Risse der CsBr-Schicht quer über die Noppen des Substrats feststellbar. Die Risse treten nämlich nur dann auf, wenn die Schichtmorphologie zu "locker" ist, also bei hohem Gasdruck (> 1 Pa ) die Bedampfung durchgeführt wurde.A fine structure suitable for mammography within the "nubs" can be achieved if, as already in the DE 100 61 743 A1 described, the vaporization is carried out at elevated gas pressure. The increased gas pressure can be achieved either by gas inlet or by using a pump system with a correspondingly high final pressure. The tests have now shown that it is cheap, contrary to the information in the DE 100 61 743 A1 to carry out the vapor deposition at a gas pressure of significantly less than 1 Pa. On the one hand, the - not desired - "artificial" increase in layer thickness can be reduced, and on the other hand, no cracks in the CsBr layer can then be detected across the knobs of the substrate. The cracks only appear if the layer morphology is too "loose", that is, the evaporation was carried out at high gas pressure (> 1 Pa).

In die nun erhaltene fein strukturierte Speicherleuchtstoffschicht 3 kann in die Zwischenräume 7 eine Farbstofflösung homogen über die gesamte Schichtoberfläche eingebracht werden. Der Farbstoff sollte die Komplementärfarbe der die Auflösung bestimmenden Lichtwellenlänge haben. Im Falle des Speicherleuchtstoffes CsBr:Eu blau für das rote Anregungslicht und im Falle des Szintillators CsI:Na rot für das blaue Emissionslicht. Das Lösungsmittel für den Farbstoff darf nicht das verwendete Alkalihalogenid anlösen. Diese Einbringmethode eines Farbstoffes in die Zwischenräume 7 des Speicherleuchtstoffes ist in der DE 44 33 132 C2 beschrieben, ist jedoch bisher daran gescheitert, dass bedingt durch die Risse keine homogene Eindiffusion der Farbstofflösung möglich war.In the now finely structured storage phosphor layer 3 can in the gaps 7 a dye solution can be introduced homogeneously over the entire surface of the layer. The dye should have the complementary color of the light wavelength determining the resolution. In the case of the storage phosphor CsBr: Eu blue for the red excitation light and in the case of the scintillator CsI: Na red for the blue emission light. The solvent for the dye must not dissolve the alkali halide used. This method of introducing a dye into the spaces 7 of the storage phosphor is in the DE 44 33 132 C2 described, but has so far failed because the cracks did not allow homogeneous diffusion of the dye solution.

Durch die Wahl einer geeignet strukturierten Zusatzschicht 2 auf einem Substrat 1 kann eine Leuchtstoffschicht bzw. Speicherleuchtstoffschicht 3 beim Abkühlen nach der Bedampfung unter geeigneten Parametern (Druck, Substrattemperatur) in gewünschter Weise sowohl grob, als auch fein strukturiert werden.By choosing a suitably structured additional layer 2 on a substrate 1 can be a phosphor layer or storage phosphor layer 3 when cooling after vapor deposition under suitable parameters (pressure, substrate temperature) in the desired manner, both roughly and finely structured.

Nachfolgend sind lediglich einige Ausführungsbeispiele zur Herstellung der erfindungsgemäßen Leuchtstoffplatte aller Kombinationsmöglichkeiten zwischen Substrat, der darüber liegenden Zusatzschicht und der Bedampfung der Speicherleuchtstoffschicht beschrieben:

  • a) CsBr:Eu-Bedampfung bei 0,5 Pa und einer Substrattemperatur von 150°C auf mit Parylene C strukturiertes (40 μm Noppen mit 10 μm Graben) Aluminiumsubstrat. CsBr-Schichtdicke 500 μm.
  • b) CsBr:Eu- Bedampfung bei 0,0005 Pa und einer Substrattemperatur von 300°C auf mit Parylene C strukturiertes (10 μm Noppen mit 10 μm Graben) Glassubstrat. CsBr-Schichtdicke 100 μm
  • c) CsBr:Eu-Bedampfung bei 0,9 Pa und einer Substrattemperatur von 200°C auf mit Parylene C strukturiertes (30 μm Noppen mit 5 μm Graben) Aluminiumsubstrat. CsBr-Schichtdicke 300 μ
  • d) CsBr:Eu- Bedampfung bei 0,1 Pa und einer Substrattemperatur von 250°C auf mit Polyimid Pyralin PI 2611 strukturiertes (40 μm Noppen mit 10 μm Graben) Aluminiumsubstrat. CsBr-Schichtdicke 500 μm.
  • e) CsBr:Eu-Bedampfung bei 0,01 Pa und einer Substrattemperatur von 180°C auf mit Polyimid Pyralin PI 2611 strukturiertes (35 μm Noppen mit 10 μm Graben) Glassubstrat. CsBr-Schichtdicke 100 μm
  • f) CsBr:Eu-Bedampfung bei 0,8 Pa und einer Substrattemperatur von 220°C auf mit Polyimid Pyralin PI 2611 strukturiertes (25 μm Noppen mit 5 μm Graben) Aluminiumsubstrat. CsBr-Schichtdicke 300 μ
Only a few exemplary embodiments for producing the phosphor plate according to the invention of all possible combinations between the substrate, the additional layer lying above it and the vapor deposition of the storage phosphor layer are described below:
  • a) CsBr: Eu evaporation at 0.5 Pa and a substrate temperature of 150 ° C on aluminum substrate structured with parylene C (40 μm nubs with 10 μm trench). CsBr layer thickness 500 μm.
  • b) CsBr: Eu- vaporization at 0.0005 Pa and a substrate temperature of 300 ° C on glass substrate structured with parylene C (10 μm nubs with 10 μm trench). CsBr layer thickness 100 μm
  • c) CsBr: Eu evaporation at 0.9 Pa and a substrate temperature of 200 ° C on aluminum substrate structured with parylene C (30 μm nubs with 5 μm trench). CsBr layer thickness 300 μ
  • d) CsBr: Eu- vaporization at 0.1 Pa and a substrate temperature of 250 ° C on aluminum substrate structured with polyimide pyralin PI 2611 (40 μm nubs with 10 μm trench). CsBr layer thickness 500 μm.
  • e) CsBr: Eu vapor deposition at 0.01 Pa and a substrate temperature of 180 ° C on a glass substrate structured with polyimide pyralin PI 2611 (35 μm nubs with 10 μm trench). CsBr layer thickness 100 μm
  • f) CsBr: Eu vapor deposition at 0.8 Pa and a substrate temperature of 220 ° C with polyimide pyralin PI 2611 structured (25 μm nubs with 5 μm trench) aluminum substrate. CsBr layer thickness 300 μ

Statt CsBr:Eu können CsI:Tl oder CsI:Na eingesetzt werden. Als Substratmaterialien können die in Tabelle 1 aufgelisteten Werkstoffe eingesetzt werden. Der Druck kann zwischen 0,0005 und 0,9 Pa liegen. Die Substrattemperatur sollte zwischen 150 und 300°C betragen.Instead of CsBr: Eu, CsI: Tl or CsI: Na can be used become. The substrate materials listed in Table 1 can be Materials are used. The pressure can be between 0.0005 and 0.9 Pa. The substrate temperature should be between 150 and 300 ° C.

Die CsBr:Eu-Schichten können hinterher mit einer Lösung, beispielsweise eine Ethanol- oder Isopropanollösung eines "GEHA-Faserschreibers Nr.204, blau", eingefärbt werden. Für die CsBr:Na-Schichten ist eine Lösung des "Marker edding 300, col 002, rot" geeignet. Auf Wasserfreiheit ist zu achten und ggf. ein Trocknungsmittel einzusetzen.The CsBr: Eu layers can follow with a solution for example an ethanol or isopropanol solution from a "GEHA fiber pen No. 204, blue ". For the CsBr: Na layers is a solution of the "marker edding 300, col 002, red ". Make sure there is no water and use a drying agent if necessary.

Die Erfindung geht von einer Leuchtstoffplatte mit einem Substrat und einer darüber liegenden Zusatzschicht aus, auf die eine Speicherleuchtstoffschicht aufgebracht ist, bei der zur Erhöhung der Quanteneffizienz (DQE) insbesondere von Spei cherleuchtstoffschichten störende Risse in den Leuchtstoffschichten mittels Substratstrukturierung reduziert werden.The invention is based on a phosphor plate with a substrate and one over it lying additional layer on which a storage phosphor layer is applied to increase quantum efficiency (DQE) especially of storage phosphor layers disturbing Cracks in the phosphor layers due to substrate structuring be reduced.

Claims (13)

Leuchtstoffplatte mit einem Substrat (1) und einer darüber liegenden Zusatzschicht (2), auf die eine Speicherleuchtstoffschicht (3) aufgebracht ist, wobei die Zusatzschicht (2) derart gerastert ist, so dass sich durch Graben (4) getrennte Noppen (5) bilden, auf deren Oberfläche mittels Bedampfung Leuchtstoffnadeln (6) eines Speicherleuchtstoffes ausgebildet sind.Phosphor plate with a substrate ( 1 ) and an additional layer above it ( 2 ) on which a storage phosphor layer ( 3 ) is applied, the additional layer ( 2 ) is so rasterized that digging ( 4 ) separate knobs ( 5 ) form fluorescent needles on the surface of which by means of vapor deposition ( 6 ) a storage phosphor are formed. Leuchtstoffplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere getrennte Leuchtstoffnadeln (6) auf einer Noppe (5) ausgebildet sind.Fluorescent plate according to claim 1, characterized in that a plurality of separate fluorescent needles ( 6 ) on a knob ( 5 ) are trained. Leuchtstoffplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschicht zwischen 20 und 100 μm dick ist.Fluorescent plate according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the additional layer is between 20 and 100 μm thick. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschicht aus einem Material besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen 2,5*10–5/°C und 4,7*10–5/°C liegt.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 3, characterized in that the additional layer consists of a material whose coefficient of expansion is between 2.5 * 10 -5 / ° C and 4.7 * 10 -5 / ° C. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rastermaß (Noppe mit Graben) im Bereich von 10 und 100 μm, vorzugsweise 20–50 μm liegt.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 4, characterized in that the grid dimension (knob with trench) in the area from 10 and 100 μm, is preferably 20-50 μm. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Gräben im Bereich von 5 bis 20 μm liegt.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 5, characterized in that the width of the trenches in the area from 5 to 20 μm lies. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschicht aus einem Kunststoff besteht.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 6, characterized in that the additional layer made of a plastic consists. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschicht aus Polyimid mit einem Ausdehnungskoeffizient von 3,1–3,5*10–5/°C besteht.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 7, characterized in that the additional layer consists of polyimide with an expansion coefficient of 3.1-3.5 * 10 -5 / ° C. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzschicht aus Parylene C besteht.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 8, characterized in that the additional layer of parylene C consists. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (5) in einer Rasterstruktur angeordnet sind, die über die Gesamtfläche variiert.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 9, characterized in that the knobs ( 5 ) are arranged in a grid structure that varies over the entire area. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (5) n-eckig ausgebildet sind.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 10, characterized in that the knobs ( 5 ) are n-shaped. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Noppen (5) in einer Rasterstruktur angeordnet sind, die n-eckig ausgebildet ist.Fluorescent plate according to one of claims 1 to 11, characterized in that the knobs ( 5 ) are arranged in a raster structure that is n-shaped. Leuchtstoffplatte nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass n eine Zahl zwischen drei und sechs annehmen kann.Fluorescent plate according to one of claims 11 or 12, characterized in that n is a number between three and six can accept.
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